一种环保型超疏水木材处理工艺

摘要

本发明公开了一种环保型超疏水木材处理工艺，涉及木材处理技术领域，包括以下步骤：(1)将木材经过干燥处理；(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液；(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；(4)得到底层液；(5)得到表层液；(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，干燥处理，即得；本发明通过对木材表面进行的处理，能够在木材表面形成一层超疏水的涂层，从而使得木材表面能够具有良好的疏水效果，通过以底层液和表层液分别喷涂形成的复合涂层，能够提高木材表面的疏水性能。

说明书

技术领域

本发明属于木材处理技术领域，具体涉及一种环保型超疏水木材处理工艺。

背景技术

随着社会的发展，越来越多的人们开始喜欢上采用木材打造成的实木家具，实木家具由于其具有明显的厚重感和表面多样的纹路，具有较强的观赏性。然而，木材加工的家具由于木材的特质，容易滋生虫害、微生物腐蚀等，尤其是沾水后，更容易导致实木家具的腐蚀，因此，需要对木材进行表面处理，提高防水性能。

如根据中国专利公告号CN106003308A提供的“一种木材处理方法”，本发明提供了一种木材处理方法，具体方法为，将干燥木材放入处理液中0.5-1.5h；取出，常温固化5-8小时或者加温到35-50℃，0.5-1.5h即可完全固化。使用本发明提供的方法，可以明显减缓木材开裂，更不易吸水变形，提高耐磨，防腐，明显提高硬度，以及防止化学物质外渗，明显提升木材各项性能，但是，其处理后的木材疏水性能一般，长时间容易逐渐发生腐蚀，因此，需要，对其进行进一步的处理，提高其表面的疏水性能。

因此，需要对现有技术进行进一步的改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种环保型超疏水木材处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环保型超疏水木材处理工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经过干燥处理，干燥温度为60℃，得到经过干燥后的木材；

(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液，然后再至于干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为80℃，得到涂刷木材；

(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；

(4)底层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5-7:1-2:15-18质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到一次环氧树脂分散液；

再向一次环氧树脂分散液中添加改性氧化锌纳米粒子，超声分散，经过超声分散处理的时间为10-15min，得到底层液；

(5)表层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5-7:1-2:25-30质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到二次环氧树脂分散液，

再向二次环氧树脂分散液中添加正硅酸乙酯，经磁力搅拌25min，超声分散处理15min，得到表层液；

(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，再移入干燥箱内进行干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，再进行真空干燥处理，自然冷却至室温，即得。

作为进一步的技术方案，所述马来酸酐溶液质量分数为1.8-2.5％；

所述马来酸酐溶液涂刷量为1mL/cm

作为进一步的技术方案，所述固化剂为二乙氨基丙胺。

作为进一步的技术方案，所述改性氧化锌纳米粒子制备方法为:

将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇中，搅拌均匀后，再将氧化锌纳米粒子添加到异丙醇中，调节温度至75℃，保温搅拌30min，再滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液，调节温度至62℃，以1000r/min转速搅拌1小时，然后自然冷却至室温后，静置10小时后，进行抽滤；

再通过清水抽滤粒子进行洗涤至中性，干燥至恒重，即得。

作为进一步的技术方案，所述全氟辛基三乙氧基硅烷、异丙醇混合质量比为3.5:20-25；

氧化锌纳米粒子、异丙醇混合质量比为1.2:30-35。

作为进一步的技术方案，所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液质量分数为5.8％；

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液与异丙醇混合质量比为1.8:10-12。

作为进一步的技术方案，所述二次环氧树脂分散液、正硅酸乙酯混合质量比为15:1-1.4。

作为进一步的技术方案，所述的喷涂压力为7.5MPa。

作为进一步的技术方案，所述真空干燥温度为55℃。

纳米氧化锌(ZnO)，白色六方晶系结晶或球形粒子，粒径小于100nm，平均粒径50nm，比表面积大于4m2/g。具有极高的化学活性及优异的催化性和光催化活性，并具有抗红外线、紫外线辐射及杀菌功能，流动性好。

本发明通过引入改性的纳米氧化锌粒子，不经能够提高木材表面的耐紫外线辐射的功能，同时，能够构成微纳复合结构，形成超疏水的涂层结构，从而赋予木材表面超疏水的性能。

通过引入改性氧化锌纳米粒子，具体为能够与聚合物分子结合，形成稳定的三维网络链结构，为表层液形成表层涂层打下基础，表层液依附于底层液形成的涂层进行固化生长，从而形成微钠复合结构，微纳结构的排列和取向能够决定木材形成的表层的润湿状态和液体运动，能够提高木材表面的疏水性能。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明通过对木材表面进行的处理，能够在木材表面形成一层超疏水的涂层，从而使得木材表面能够具有良好的疏水效果，通过以底层液和表层液分别喷涂形成的复合涂层，能够提高木材表面的疏水性能。

本发明在木材表面形成的疏水涂层还具有较好的清洁功能，表面污渍、灰尘不易粘附，容易清除。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种环保型超疏水木材处理工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经过干燥处理，干燥温度为60℃，得到经过干燥后的木材；

(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液，然后再至于干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为80℃，得到涂刷木材；

(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；

(4)底层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5-7:1-2:15-18质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到一次环氧树脂分散液；

再向一次环氧树脂分散液中添加改性氧化锌纳米粒子，超声分散，经过超声分散处理的时间为10-15min，得到底层液；

(5)表层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5-7:1-2:25-30质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到二次环氧树脂分散液，

再向二次环氧树脂分散液中添加正硅酸乙酯，经磁力搅拌25min，超声分散处理15min，得到表层液；

(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，再移入干燥箱内进行干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，再进行真空干燥处理，自然冷却至室温，即得。

所述马来酸酐溶液质量分数为1.8-2.5％；

所述马来酸酐溶液涂刷量为1mL/cm

所述固化剂为二乙氨基丙胺。

所述改性氧化锌纳米粒子制备方法为:

将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇中，搅拌均匀后，再将氧化锌纳米粒子添加到异丙醇中，调节温度至75℃，保温搅拌30min，再滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液，调节温度至62℃，以1000r/min转速搅拌1小时，然后自然冷却至室温后，静置10小时后，进行抽滤；

再通过清水抽滤粒子进行洗涤至中性，干燥至恒重，即得。

所述全氟辛基三乙氧基硅烷、异丙醇混合质量比为3.5:20-25；

氧化锌纳米粒子、异丙醇混合质量比为1.2:30-35。

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液质量分数为5.8％；

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液与异丙醇混合质量比为1.8:10-12。

所述二次环氧树脂分散液、正硅酸乙酯混合质量比为15:1-1.4。

所述的喷涂压力为7.5MPa。

所述真空干燥温度为55℃。

环氧树脂是一种高分子聚合物，分子式为(C11H12O3)n，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂，本发明通过以环氧树脂作为涂层的基础聚合物，能够形成性能优异的疏水涂层。

马来酸酐，又称失水苹果酸酐、顺丁烯二酸酐、顺酐，是顺丁烯二酸的酸酐，室温下为有强烈刺激性气味的白色晶体，化学式为C

纳米氧化锌(ZnO)，白色六方晶系结晶或球形粒子，粒径小于100nm，平均粒径50nm，比表面积大于4m

本发明通过引入改性的纳米氧化锌粒子，不经能够提高木材表面的耐紫外线辐射的功能，同时，能够构成微纳复合结构，形成超疏水的涂层结构，从而赋予木材表面超疏水的性能。

以下为具体实施例：

实施例1

一种环保型超疏水木材处理工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经过干燥处理，干燥温度为60℃，得到经过干燥后的木材；

(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液，然后再至于干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为80℃，得到涂刷木材；

(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；

(4)底层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照7:2:18质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到一次环氧树脂分散液；

再向一次环氧树脂分散液中添加改性氧化锌纳米粒子，超声分散，经过超声分散处理的时间为15min，得到底层液；

(5)表层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照7:2:30质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到二次环氧树脂分散液，

再向二次环氧树脂分散液中添加正硅酸乙酯，经磁力搅拌25min，超声分散处理15min，得到表层液；

(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，再移入干燥箱内进行干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，再进行真空干燥处理，自然冷却至室温，即得。

所述马来酸酐溶液质量分数为2.5％；

所述马来酸酐溶液涂刷量为1mL/cm

所述固化剂为二乙氨基丙胺。

所述改性氧化锌纳米粒子制备方法为:

将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇中，搅拌均匀后，再将氧化锌纳米粒子添加到异丙醇中，调节温度至75℃，保温搅拌30min，再滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液，调节温度至62℃，以1000r/min转速搅拌1小时，然后自然冷却至室温后，静置10小时后，进行抽滤；

再通过清水抽滤粒子进行洗涤至中性，干燥至恒重，即得。

所述全氟辛基三乙氧基硅烷、异丙醇混合质量比为3.5:25；

氧化锌纳米粒子、异丙醇混合质量比为1.2:35。

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液质量分数为5.8％；

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液与异丙醇混合质量比为1.8:12。

所述二次环氧树脂分散液、正硅酸乙酯混合质量比为15:1.4。

所述的喷涂压力为7.5MPa。

所述真空干燥温度为55℃。

实施例2

一种环保型超疏水木材处理工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经过干燥处理，干燥温度为60℃，得到经过干燥后的木材；

(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液，然后再至于干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为80℃，得到涂刷木材；

(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；

(4)底层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5:1:15质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到一次环氧树脂分散液；

再向一次环氧树脂分散液中添加改性氧化锌纳米粒子，超声分散，经过超声分散处理的时间为10min，得到底层液；

(5)表层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照5:1:25质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到二次环氧树脂分散液，

再向二次环氧树脂分散液中添加正硅酸乙酯，经磁力搅拌25min，超声分散处理15min，得到表层液；

(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，再移入干燥箱内进行干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，再进行真空干燥处理，自然冷却至室温，即得。

所述马来酸酐溶液质量分数为1.8％；

所述马来酸酐溶液涂刷量为1mL/cm

所述固化剂为二乙氨基丙胺。

所述改性氧化锌纳米粒子制备方法为:

将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇中，搅拌均匀后，再将氧化锌纳米粒子添加到异丙醇中，调节温度至75℃，保温搅拌30min，再滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液，调节温度至62℃，以1000r/min转速搅拌1小时，然后自然冷却至室温后，静置10小时后，进行抽滤；

再通过清水抽滤粒子进行洗涤至中性，干燥至恒重，即得。

所述全氟辛基三乙氧基硅烷、异丙醇混合质量比为3.5:20；

氧化锌纳米粒子、异丙醇混合质量比为1.2:30。

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液质量分数为5.8％；

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液与异丙醇混合质量比为1.8:10。

所述二次环氧树脂分散液、正硅酸乙酯混合质量比为15:1。

所述的喷涂压力为7.5MPa。

所述真空干燥温度为55℃。

实施例3

一种环保型超疏水木材处理工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经过干燥处理，干燥温度为60℃，得到经过干燥后的木材；

(2)将上述经过干燥处理后的木材表面涂刷马来酸酐溶液，然后再至于干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为80℃，得到涂刷木材；

(3)配置改性超疏水涂刷液：其中，改性超疏水涂刷液包括两部分，底层液和表层液；

(4)底层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照6:1.5:16质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到一次环氧树脂分散液；

再向一次环氧树脂分散液中添加改性氧化锌纳米粒子，超声分散，经过超声分散处理的时间为12min，得到底层液；

(5)表层液制备方法为：将环氧树脂、固化剂、无水乙醇按照6:1.5:28质量比例依次添加到搅拌机中进行搅拌均匀，得到二次环氧树脂分散液，

再向二次环氧树脂分散液中添加正硅酸乙酯，经磁力搅拌25min，超声分散处理15min，得到表层液；

(6)将底层液采用喷涂的方式喷涂到木材表面，再移入干燥箱内进行干燥处理，再进行喷涂表层液，喷涂完成后，再进行真空干燥处理，自然冷却至室温，即得。

所述马来酸酐溶液质量分数为2.0％；

所述马来酸酐溶液涂刷量为1mL/cm

所述固化剂为二乙氨基丙胺。

所述改性氧化锌纳米粒子制备方法为:

将全氟辛基三乙氧基硅烷添加到异丙醇中，搅拌均匀后，再将氧化锌纳米粒子添加到异丙醇中，调节温度至75℃，保温搅拌30min，再滴加甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液，调节温度至62℃，以1000r/min转速搅拌1小时，然后自然冷却至室温后，静置10小时后，进行抽滤；

再通过清水抽滤粒子进行洗涤至中性，干燥至恒重，即得。

所述全氟辛基三乙氧基硅烷、异丙醇混合质量比为3.5:22；

氧化锌纳米粒子、异丙醇混合质量比为1.2:33。

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液质量分数为5.8％；

所述甲基丙烯酸十二氟庚酯单体溶液与异丙醇混合质量比为1.8:11。

所述二次环氧树脂分散液、正硅酸乙酯混合质量比为15:1.2。

所述的喷涂压力为7.5MPa。

所述真空干燥温度为55℃。

对比例1：与实施例1区别为不喷涂表层液。

对比例2：与实施例1区别为表层液中不添加正硅酸乙酯。

实验

接触角测定：

采用OSA60型光学接触角测试仪测定水滴在实施例与对比例涂层表观接触角。微注射器液滴量为5μL，每个试样测5个不同点，取其平均值。

表1

由表1可以看出，本发明处理工艺能够在木材表面形成一层致密的疏水涂层，经过本发明工艺处理后的疏水涂层表面的接触角大幅度增加，疏水性能得到明显的提高。

滚动角测定：

采用OSA60型光学接触角测试仪测定水滴在涂层表观滚动角。微注射器液滴量为5μL，每个试样测5个不同点，取其平均值：

表2

由表1可以看出，本发明工艺在木材表面形成的涂层的滚动角大幅度降低。

防污性能测试：实施例与对比例木材表面撒上灰尘，观察水滴滚落时木材表面的自清洁效果：

表3

由表3可以看出，本发明工艺处理后的木材表面具有优异的自清洁功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。